Αειφορική Τεχνολογία. Καιρός και Σεισμοί Πρότυπο Πειραματικό Γυμνάσιο Ηρακλείου Παρουσίαση: Πελαγία Διαμαντάκη, Παναγιώτης Κατσαρός 6/8/2015

2 Κατά τη διάρκεια αυτού του περιβαλλοντικού προγράμματος μάθαμε μέσα από την παρατήρηση των σύννεφων, από τις τιμές πίεσης, σχετικής υγρασίας και θερμοκρασίας που καταγράφει ο ηλεκτρονικός μετεωρολογικός σταθμός του σχολείου να προβλέπουμε τον καιρό. Μάθαμε τις αρχές λειτουργίας των μετεωρολογικών οργάνων και μπορέσαμε να κατασκευάσουμε ένα δικό μας καταχωρητή μετρήσεων βροχόπτωσης επιδιορθώντας ένα παληό ηλεκτρονικό βροχόμετρο. Μάθαμε πως λειτουργεί το ηλεκτρονικό σεισμόμετρο που είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο qcn του Παν/μίου του Stanford και ενημερώσαμε την ιστοσελίδα του σχολείου με τις καταγραφές του Η μετάδοση των στοιχείων του ηλεκτρονικού μετεωρολογικού σταθμού γίνεται αυτόματα κάθε 15 λεπτά

3 Ερευνήσαμε και συλλέξαμε πληροφορίες για τους παράγοντες που διαμορφώνουν τον καιρό και το κλίμα και διαπιστώσαμε ότι ο ρυθμιστής είναι ο Ήλιος καΙ κινήσεις της Γης γύρω από αυτόν και τον εαυτό της. Τα αποτελέσματα αυτά θα σας παρουσιάσουμε στη συνέχεια

Πρότυπο Πειραματικό Γυμνάσιο Ηρακλείου Παρουσίαση: Πελαγία Διαμαντάκη, Παναγιώτης Κατσαρός Οι παράγοντες που διαμορφώνουν τις διακυμάνσεις της μέσης θερμοκρασίας της Γης 4

Θα ξεκινήσουμε την παρουσίασή μας με μια εντυπωσιακή είδηση από το χώρο της Αρκτικής. Οι πάγοι αυξήθηκαν κατά 29% το 2013 σε σχέση με το Μήπως αρχίσαμε να παγώνουμε; Ακολουθούν στις επόμενες διαφάνειες φωτογραφίες της Αρκτικής τον Αύγουστο του 2012 και 2013 Όπως θα δούμε στη συνέχεια για τις διακυμάνσεις αυτές ευθύνονται οι ηλιακές κηλίδες και εκρήξεις 5

6

Ενάντια στις εξαιρετικά δυσοίωνες προβλέψεις των επιστημόνων ότι ο πάγος της Αρκτικής θα είχε εξαφανιστεί μέχρι το καλοκαίρι του 2013, αυτός αυξήθηκε κατά 29% σε σχέση με τον προηγούμενο χρόνο! 7

Η μέση θερμοκρασία της Γης εξαρτάται από: Τις περιόδους (κύκλους)Milankovich : 41000, και έτη Τη βαρύτητα και τη θέρμανση του εσωτερικού πυρήνα της Γης από τα κύματα βαρύτητας Την περιοδικότητα των ηλιακών κηλίδων: τη θεμελιώδη περίοδο11.49 ετών την περίοδο της ουδέτερης ζώνης του Ήλιου των 187 ετών τη μέγιστη ηλιακή περίοδο των ετών 8

1. Η λόξωση Αναφέρεται στην κλίση του άξονα της Γης. Με τον χρόνο, η γωνία της κλίσης της Γης μεταβάλλεται από 22.2 έως 24.5 μοίρες (τώρα η κλίση είναι 23.5 και ελαττώνεται). Αυτές οι μεταβoλές οφείλονται στην βαρυτική έλξη των μεγάλων πλανητών.Η λόξωση της Γης μεταβάλλεται κυκλικά με μια περίοδο ετών. Οι αλλαγές στη λόξωση ενισχύουν ή ελαττώνουν τις εποχές. Μια μεγαλύτερη κλίση σημαίνει ότι το καλοκαίρι θα λάβει περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία, ενώ το χειμώνα λιγότερη. Λόξωση 9

2. Εκκεντρότητα Η τροχιά της Γης γύρω από τον ΄Ηλιο περιγράφεται από την εκκεντρότητα της. όπου a και b είναι ο μεγάλος και ο μικρός άξονας της έλλειψης, αντίστοιχα. Η εκκεντρότητα της Γης έχει μεταβληθεί με τον χρόνο από τιμές 0,005 έως ( τώρα η εκκεντρότητα είναι ). Η εκκεντρότητα έχει μια περίοδο περίπου ετών. Αν η τροχιά της Γης γύρω από τον Ήλιο ήταν περιφέρεια κύκλου η εκκεντρότητα θα ήταν μηδέν. Αλλαγές στην εισερχόμενη ακτινοβολία του Ήλιου εξ αιτίας του κύκλου εκκεντρότητας είναι μηδαμινές, το πολύ 0.2%. Η εκκεντρότητα είναι σημαντική γιατί διαμορφώνει το πλάτος του κύκλου μετάπτωσης. 10

11

3α. Μετάπτωση των ισημεριών Ποια είναι η δράση του κύκλου μετάπτωσης; Ο κύκλος μετάπτωσης καθορίζει που οι ισημερίες και τα ηλιοστάσια λαμβάνουν χώρα στη Γη, επηρεάζοντας τον εποχιακό κύκλο. Στην εποχή μας, ο άξονας της Γης δείχνει προς τον Πολικό Αστέρα. Σε έτη, ο άξονας θα έχει κλίση προς τον Vega, και οι τροχιακές θέσεις όπου θα συμβαίνουν τα χειμερινά και θερινά ηλιοστάσια θα αντιστραφούν 12

13 Κατά συνέπεια, το Βόρειο Ημισφαίριο θα έχει χειμώνα κοντά στο Αφήλιο και καλοκαίρι κοντά στο Περιήλιο. Επομένως, οι εποχιακές διαφορές θα είναι μεγαλύτερες από ότι είναι σήμερα. Η αξονική μετάπτωση δημιουργείται από την βαρυτική έλξη του Ήλιου και της Σελήνης πάνω στο ισημερινό κύρτωμα της Γης. 3β. Μετάπτωση των ισημεριών

Σύγκριση εκκεντρότητας 14

15 Ηλιακές κηλίδες Είναι παροδικά φαινόμενα που εμφανίζονται στην επιφάνεια του Ηλίου, τη λεγόμενη φωτόσφαιρα, της οποίας και θεωρούνται οι περισσότερο εντυπωσιακοί και ενδιαφέροντες σχηματισμοί της. Είναι ορατές ως σκοτεινές μικρές ή μεγαλύτερες κυκλικές επιφάνειες - κηλίδες, σε σχέση με τις γειτονικές περιοχές της φωτόσφαιρας, που περιβάλλονται από λιγότερο σκοτεινές στεφάνες ινώδους υφής.

16 Ηλιακές εκλάμψεις Λαμβάνουν χώρα στο ηλιακό στέμμα και στην χρωμόσφαιρα, θερμαίνοντας το πλάσμα σε δεκάδες εκατομμύρια Κέλβιν, και επιταχύνοντας τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα βαρύτερα ιόντα κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Παράγουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, σε όλα τα μήκη κύματος από τα μακρά ραδιοφωνικά κύματα έως τα πολύ μικρά μήκη κύματος, τις ακτίνες γάμμα.Το Ηλιακό Δορυφορικό Παρατηρητήριο της NASA κινηματογράφησε τις εικόνες που ακολουθούν

Απρίλιος 29-30, 2014, πλάσμα λίγο πριν εκτοξευθεί στο διάστημα 17

Εκτίναξη υλικού από το στέμμα του Ήλιου, που δημιούργησε μια αρκετά ισχυρή καταιγίδα ακτινοβολίας(Μάϊος 22-23, 2013) 18

19 Πως επηρεάζουν οι ηλιακές κηλίδες- εκλάμψεις τη θερμοκρασία της Γης 1 Κατά τη διάρκεια των μεγίστων του αριθμού των ηλιακών κηλίδων ο Ήλιος εκτοξεύει μεγάλο αριθμό φορτισμένων σωματιδίων, ελεύθερων ηλεκτρονίων και ελεύθερων πρωτονίων., που είναι απόβλητα της διαδικασίας σχάσης. Αυτά σχηματίζουν σύννεφα πάνω από την επιφάνεια του Ηλίου, ελαττώνοντας τον αριθμό των κοσμικών ακτίνων που φεύγουν από τον Ήλιο και ταξιδεύουν προς τη Γη.

20 Η ελάττωση σε κοσμική ακτινοβολία έχει σαν αποτέλεσμα την λιγότερη εξάτμιση του νερού από τους ωκεανούς. Η επακόλουθη ελάττωση του σχηματισμού συννέφων βροχής επιτρέπει τις λίγες κοσμικές ακτίνες που φεύγουν από τον Ήλιο, να φτάσουν στην επιφάνεια της Γης. Το αντίθετο ισχύει για τα ελάχιστα των ηλιακών κηλίδων με αποτέλεσμα σημαντική αύξηση της κοσμικής ηλιακής ακτινοβολίας να φτάσει στη Γη, προκαλώντας μια μεγάλη αύξηση στο σχηματισμό σύννεφων βροχής, που δυσανάλογα χαμηλώνει τη θερμοκρασία Πως επηρεάζουν οι ηλιακές –κηλίδες εκλάμψεις τη θερμοκρασία της Γης 2

21 Πως επηρεάζουν οι ηλιακές κηλίδες- εκλάμψεις τη θερμοκρασία της Γης 3 Επομένως τα ελάχιστα του αριθμού των ηλιακών κηλίδων συσχετίζονται με χαμηλότερες θερμοκρασίες και μικρές παγετωνικές εποχές

22 Οι ηλιακές κηλίδες φαίνονται να είναι περιοχές στην ηλιακή επιφάνεια που έχουν «τρυπηθεί» από μαγνητικούς βρόγχους από το εσωτερικό του Ήλιου Πως δημιουργούνται οι ηλιακές κηλίδες

23 Η διαφορική ιδιοπεριστροφή του ήλιου, δηλαδή το γεγονός ότι οι περιοχές που βρίσκονται κοντά στoυς πόλους του στρέφονται γύρω από τον άξονα του με περίοδο 37 ημερών, ενώ οι περιοχές κοντά στον Ισημερινό του με περίοδο 26 ημερών, έχει σαν αποτέλεσμα την συστροφή του μαγνητικού πεδίου και τη δημιουργία των ηλιακών κηλίδων. Στη διαδικασία αυτή συνεισφέρει και ο πλανήτης Ερμής με το δικό του μαγνητικό πεδίο.(υπόθεση Babcock-Leighton)

24 Βαρύτητα και θέρμανση από το εσωτερικό της Γης Επειδή τα μαγνητικά πεδία της Γης και του Ήλιου είναι συζευγμένα στο επίπεδο που τέμνει τον Ισημερινό του Ήλιου προσπαθεί να εκτρέψει τη Γη από τον άξονα της Κάποιες φορές όταν η δύναμη αυτή δεν είναι ισχυρή η Γη διατηρεί τον προσανατολισμό του άξονα της και μόνο το μάγμα μέσα στη Γη εκτρέπεται! Τότε το μάγμα καθώς τρίβεται στον στερεό φλοιό παρέχει επιπλέον θερμοκρασία στον πλανήτη

25 Με τον τρόπο αυτό θερμαίνονται οι ωκεανοί, το νερό εξατμίζεται και σε ψυχρότερες περιόδους σχηματίζεται πάγος στους πόλους. Η επιπλέον θερμότητα στο εσωτερικό οδηγεί σε ηφαιστειακές εκρήξεις που με τη στάχτη που εκτοξεύουν εμποδίζουν την ηλιακή ακτινοβολία και έτσι ξεκινάει μια περίοδος παγετώνων. Όταν δεν υπάρχουν οι εκτρεπτικές δυνάμεις από την ουδέτερη ζώνη του Ήλιου στον Ισημερινό του έχουμε αυξημένη μέση θερμοκρασία στη Γη.

Η ιστοσελίδα του σεισμομέτρου 26

27 Η ιστοσελίδα του μετεωρολογικού μας σταθμού

28 Ας δούμε στη συνέχεια την κατασκευή μας και πως λειτουργούν τα ηλεκτρονικά βροχόμετρα

Από τι αποτελείται ένα ηλεκτρονικό βροχόμετρο Κύκλωμα με διακόπτη Reed 3 ml όγκος νερού αντιστοιχεί σε ύψος βροχής 0.3 mm 29

Η κατασκευή του καταμετρητή βροχόπτωσης με τη χρήση μιας απλής αριθμομηχανής (κομπιουτεράκι) 30

31 Ευχαριστούμε για την προσοχή σας Η περιβαλλοντική ομάδα του Πρότυπου Πειραματικού Γυμνασίου Ηρακλείου